هل الحديد الزهر الرمادي قابل للسحب؟

حديد الزهر الرمادي هش بطبيعته ولا يُظهر أي ليونة تقريبًا بسبب بنيته المجهرية من الجرافيت المتقشر الذي يعمل كمركزات إجهاد تحت أحمال الشد. يتراوح محتواه من الكربون بين 2.5 1 تيرابايت إلى 4 تيرابايت إلى 3 تيرابايت مع سيليكون يتراوح بين 1 تيرابايت إلى 3 تيرابايت، مما يمنح قوة ضغط جيدة وتخميد اهتزازات ولكن استطالة ضعيفة (عادةً ما تكون أقل من 1 تيرابايت إلى 3 تيرابايت). وعلى النقيض من ذلك، يحتوي حديد الدكتايل (ويسمى أيضًا حديد الجرافيت العقدي أو حديد الجرافيت الكروي) على عقيدات جرافيت معالجة بالمغنيسيوم توفر استطالة تصل إلى 18 %، وقوة شد تتراوح بين 60-80 كيلو باسكال، وصلابة مماثلة لبعض أنواع الفولاذ. ويوفر الحديد القابل للطرق، الذي يتم إنتاجه عن طريق المعالجة الحرارية للحديد الأبيض، ليونة متوسطة (استطالة تصل إلى 10 % تقريبًا) ويستخدم في المسبوكات رقيقة الجدران التي تتطلب قوة ومرونة معتدلة.

1. ما هو الحديد الزهر الرمادي؟

1.1 التعريف والتكوين

يتميز الحديد الزهر الرمادي، وهو أكثر أنواع الحديد الزهر شيوعًا، ببنية مجهرية غرافيتية تعطي سطحًا رماديًا مميزًا للكسر. ويتضمن تركيبه النموذجي 2.5 %-4 % كربون و%-3 % سيليكون، مع كميات صغيرة من المنجنيز والكبريت والفوسفور.

1.2 البنية المجهرية والليونة

يتشكّل الجرافيت في الحديد الرمادي على شكل رقائق حادة تخلق نقاط تركيز إجهاد، مما يحدّ بشدة من قدرته على الاستطالة تحت الشد. ونتيجة لذلك، عادةً ما تكون استطالة الحديد الرمادي عند الكسر أقل من 1 %، مما يصنفه كمادة هشة.

1.3 الخواص الميكانيكية

إن قدرة التخميد العالية للحديد الرمادي تجعله مثاليًا لقواعد الماكينات وكتل المحركات حيث يكون امتصاص الاهتزاز أمرًا بالغ الأهمية.

2. فهم قابلية المطاوعة في سبائك الحديد

2.1 ما الذي يجعل الحديد قابل للسحب؟

يتم التحكم في ليونة الحديد المصبوب بشكل أساسي من خلال شكل وتوزيع الجرافيت. ويقلل الجرافيت الكروي (العقدي) في حديد الدكتايل من رافعات الإجهاد ويتيح التشوه اللدن.

2.2 تركيب حديد الدكتايل وخصائصه

يحتوي حديد الدكتايل عادةً على 3.0 1.0 %-3.7 % من الكربون، و1.2 %-2.8 % من السيليكون، وأثر المغنيسيوم لتشكيل عقيدات الجرافيت. تشمل الخواص الميكانيكية للدرجات الشائعة (ASTM A536 65-45-12) ما يلي:

• قوة الشد القصوى: 60 كيلو باسكال (415 ميجا باسكال)

• قوة الخضوع: 45 كسي (310 ميجا باسكال)

• الاستطالة 12 % - 18 %

3. نظرة عامة مقارنة

4. إرشادات تقديم الطلبات والاختيار

• حديد زهر رمادي: الأفضل للمكونات التي تتطلب قوة ضغط عالية، ومقاومة التآكل، وتخميد الاهتزاز، مثل قواعد الماكينات، وكتل المحركات، وأقراص المكابح.

• حديد الدكتايل: مناسبة للأجزاء التي تحتاج إلى توازن بين القوة والليونة، بما في ذلك أنابيب المياه والصرف الصحي، وأعمدة الكرنك في السيارات، والتروس الثقيلة.

• حديد طيّع: مثالية للمسبوكات المعقدة ذات الجدران الرقيقة مثل تجهيزات الأنابيب والأقواس والأجهزة التي تحتاج إلى ليونة معتدلة.

5. الأسئلة الشائعة

س1: هل حديد الزهر الرمادي قابل للسحب؟
لا؛ يحتوي حديد الزهر الرمادي على بنية مجهرية من الجرافيت المتقشر الذي يجعله هشًا مع استطالة عادةً أقل من 1 %.

س2: ما الفرق الرئيسي بين الحديد الرمادي وحديد الدكتايل؟
يشكّل الجرافيت في الحديد الرمادي رقائق (هشّة)، بينما يشكّل في حديد الدكتايل عقيدات كروية (قابلة للسحب).

س3: هل يمكن جعل الحديد الرمادي قابل للسحب؟
لا يمكن جعل الحديد الرمادي قابل للسحب مباشرة، ولكن يمكن معالجة الحديد الأبيض بالحرارة (التلدين) لإنتاج حديد قابل للطرق مع ليونة معتدلة.

س4: ما هي التطبيقات التي تناسب الحديد الزهر الرمادي؟
المكونات التي تتطلب قوة ضغط عالية ومقاومة للتآكل وتخميد الاهتزاز، مثل كتل المحرك وأقراص المكابح.

س5: كيف يمكن مقارنة الحديد القابل للطرق؟
يوفر الحديد القابل للطرق استطالة حوالي 10 % ويستخدم للمكونات الصغيرة رقيقة الجدران التي تتطلب بعض الليونة.

المراجع:

• الحديد الزهر الرمادي - ويكيبيديا: التركيب والبنية المجهرية والخصائص الميكانيكية
• ASTM A536 - المواصفات القياسية لمسبوكات حديد الدكتايل
• جامعة كامبريدج - الجرافيت في الحديد: التأثير على الخواص الميكانيكية
• AZoM - معلومات عن المواد: الفروق بين الحديد الرمادي وحديد الدكتايل والحديد القابل للطرق
• MakeItFrom - خصائص الحديد الزهر الرمادي وتطبيقاته